ลิกโนซัลโฟเนต

ลิกโนซัลโฟเนต (LS) เป็น พอลิ เมอร์ โพลีอิเล็ก โทรไลต์ประจุลบ ที่ละลายน้ำได้ : เป็นผลพลอยได้จากการผลิตเยื่อไม้โดยใช้กระบวนการทำเยื่อซัลไฟต์ [ ^{1 ] LS}ใช้สำหรับการทำให้เสถียรภาพของอิมัลชันและสารกระจายตัว สารยึดเกาะเพื่อลดฝุ่นบนถนนที่ไม่ได้ลาดยาง และในการบำบัดน้ำ^{[ 2 ]}

ลิกโนซัลโฟเนตมีช่วง มวลโมเลกุลที่กว้างมาก(มีความหลากหลาย สูง) มีรายงานช่วงตั้งแต่ 1,000 ถึง 140,000 Da สำหรับลิกโนซัลโฟเนตจากไม้เนื้ออ่อน โดยมีค่าต่ำกว่าสำหรับไม้เนื้อแข็ง ลิกนินคราฟต์ที่ผ่านการซัลโฟเนตมักมีโมเลกุลขนาดเล็กกว่าที่ 2,000–3,000 Da ^{[ 1 ]} SL และ LS ไม่เป็นพิษ ไม่กัดกร่อน และย่อยสลายได้ทางชีวภาพสามารถปรับเปลี่ยน LS และ SL ได้หลายวิธี รวมถึงการออกซิเดชัน การไฮดรอกซีเมทิลเลชัน การซัลโฟเมทิลเลชัน และการผสมผสานกัน^{[ 3 ]}

การกำจัดลิกนินส่วนใหญ่ในกระบวนการผลิตเยื่อกระดาษซัลไฟต์เกี่ยวข้องกับการแตกตัวของ พันธะ อีเทอร์ ด้วยกรด ซึ่งเชื่อมต่อส่วนประกอบต่างๆ ของลิกนิน [ ^{4 ] ลิ}กนินซัลโฟเนต (SL) หมายถึงลิกนินรูปแบบอื่นๆ ที่เป็นผลพลอยได้ เช่น ลิกนินที่ได้จากกระบวนการคราฟ ต์ซึ่งเป็นที่นิยมมากกว่า ซึ่งได้รับการแปรรูปเพื่อเพิ่มหมู่กรดซัลโฟนิก ลิกนินทั้งสองชนิดมีการใช้งานที่คล้ายคลึงกันและมักสับสนกัน โดย SL มีราคาถูกกว่ามาก^{[ 3 ]}ทั้ง LS และ SL มีลักษณะเป็นผงที่ไหลได้ดี โดย LS มีสีน้ำตาลอ่อน ในขณะที่ SL มีสีน้ำตาลเข้ม^{[ 1 ]}

ลิกโนซัลโฟเนตจะถูกกู้คืนจากของเหลวที่เหลือจากการผลิตเยื่อกระดาษ (ของเหลวสีแดงหรือสีน้ำตาล) จากการผลิตเยื่อกระดาษซัลไฟต์ นอกจากนี้ยังสามารถใช้อัลตราฟิลเตรชันเพื่อแยกลิกโนซัลโฟเนตออกจากของเหลวที่เหลือจากการผลิตเยื่อกระดาษได้^{[ 1 ]}มีรายการหมายเลข CAS สำหรับเกลือโลหะต่างๆ ของลิกโนซัลโฟเนต^{[ 5 ]}

คาร์โบแคตไอออนอิเล็ก โทรฟิลิก ที่เกิดขึ้นระหว่างการแตกตัวของอีเทอร์จะทำปฏิกิริยากับไอออนไบซัลไฟต์ (HSO ⁻ ) เพื่อให้ได้ซัลโฟเนต

ROR' + H ⁺ → R ⁺ + R'OH

R ⁺ + HSO ⁻ → R-SO H

ตำแหน่งหลักสำหรับการแตกตัวของอีเทอร์คือคาร์บอนอัลฟา (อะตอมคาร์บอนที่ติดอยู่กับวงแหวนอะโรมาติก) ของโซ่ ข้าง โพรพิล (คาร์บอนสามอะตอมเชิงเส้น) โครงสร้างต่อไปนี้ไม่ได้ระบุโครงสร้างที่แน่นอน เนื่องจากลิกนินและอนุพันธ์ของลิกนินเป็นสารผสมที่ซับซ้อน จุดประสงค์คือเพื่อให้เห็นภาพรวมของโครงสร้างของลิกโนซัลโฟเนต กลุ่ม R ¹และ R ²สามารถเป็นกลุ่มต่างๆ มากมายที่พบในโครงสร้างของลิกนิน การซัลโฟเนชันเกิดขึ้นที่โซ่ข้าง ไม่ใช่ที่วงแหวนอะโรมาติกเหมือนในกรดพี-โทลูอีนซัลโฟนิก

ลิกนินคราฟต์จากน้ำดำซึ่งผลิตได้ในปริมาณมาก สามารถนำไปแปรรูปเป็นลิกนินซัลโฟเนตได้ โดยลิกนินจะถูกตกตะกอนก่อนด้วยการทำให้เป็นกรดด้วย CO2 นั้นจึงล้าง (มีวิธีการแยกอื่นๆ อีก) ปฏิกิริยากับโซเดียมซัลไฟต์หรือโซเดียมไบซัลไฟต์และอัลดีไฮด์ภายใต้สภาพแวดล้อมที่เป็นเบสจะทำให้การซัลโฟเนตเสร็จสมบูรณ์ โดยหมู่กรดซัลโฟนิกจะไปอยู่ที่วงแหวนอะโรมาติกแทนที่จะเป็นโซ่ข้างอะลิฟาติก^{[ 3 ]}

ในทางเคมี LS สามารถใช้เป็นสารแทนนินในการฟอกหนัง และเป็นวัตถุดิบสำหรับผลิตภัณฑ์ต่างๆ ได้

การใช้งานที่ใหญ่ที่สุดของลิกโนซัลโฟเนตคือการใช้เป็นสารทำให้พลาสติกอ่อนตัวในการทำคอนกรีต^{[ ​​1 ]}ซึ่งช่วยให้สามารถผลิตคอนกรีตโดยใช้น้ำน้อยลง (ทำให้คอนกรีตแข็งแรงขึ้น) ในขณะที่ยังคงรักษาความสามารถในการไหลของคอนกรีตไว้ได้ ลิกโนซัลโฟเนตยังถูกใช้ในระหว่างการผลิตซีเมนต์โดยทำหน้าที่เป็นสารช่วยบดในโรงบดซีเมนต์และเป็นสารลดการจับตัวเป็นก้อนของ สารละลายดิบ (ซึ่งช่วยลดความหนืดของสารละลาย)

นอกจากนี้ ลิกโนซัลโฟเนตยังใช้ในการผลิตแผ่นยิปซัมเพื่อลดปริมาณน้ำที่จำเป็นในการทำให้ปูนฉาบไหลและก่อตัวเป็นชั้นระหว่างแผ่นกระดาษสองแผ่น การลดปริมาณน้ำช่วยให้สามารถใช้เตาเผาที่อุณหภูมิต่ำลงในการอบแห้งแผ่นยิปซัม ซึ่งช่วยประหยัดพลังงาน

คุณสมบัติของลิกโนซัลโฟเนตในการลดความหนืดของสารละลายแร่ ( การแยกตัวของ อนุภาค ) ถูกนำมาใช้ประโยชน์ในโคลนเจาะน้ำมัน โดยใช้แทนกรดแทนนิกจากเควบราโช (ต้นไม้เขตร้อนชนิดหนึ่ง) นอกจากนี้ ยังมีการวิจัยลิกโนซัลเฟตเพื่อใช้ในการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตน้ำมัน (EOR) เนื่องจากความสามารถในการลดแรงตึงผิวในโฟม ทำให้ประสิทธิภาพการกวาดล้างดีขึ้น และส่งผลให้เพิ่มอัตราการกู้คืนน้ำมันได้มากขึ้น

นอกจากจะใช้เป็นสารช่วยกระจายตัวแล้ว ลิกโนซัลโฟเนตยังเป็นสารยึดเกาะที่ดีอีกด้วย มีการนำไปใช้เป็นสารยึดเกาะในกระดาษบ่อน้ำ แผ่นไม้อัด แผ่นปูพื้นลินoleum ถ่านอัดก้อน และถนน

นอกจากนี้ ยังเป็นส่วนประกอบของสารละลายที่ใช้เคลือบแผ่นตะแกรงตะกั่ว-พลวง-แคลเซียม หรือตะกั่ว-พลวง-ซีลีเนียม ในแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดอีก ด้วย

สารละลายลิกโนซัลโฟเนตในน้ำยังใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะสารลดฝุ่นที่ไม่เป็นพิษสำหรับพื้นผิวถนนที่ไม่ได้ลาดยาง ซึ่งมักเรียกกันอย่างผิดๆ ว่า "น้ำยางต้นไม้" ถนนที่ได้รับการบำบัดด้วยลิกโนซัลโฟเนตสามารถแยกแยะได้จากถนนที่ได้รับการบำบัดด้วยแคลเซียมคลอไรด์โดยดูจากสี: ลิกโนซัลโฟเนตจะทำให้พื้นผิวถนนมีสีเทาเข้ม ในขณะที่แคลเซียมคลอไรด์จะทำให้พื้นผิวถนนมีสีน้ำตาลอ่อนหรือสีน้ำตาลเข้ม เนื่องจากลิกโนซัลโฟเนตไม่จำเป็นต้องใช้น้ำในการยึดเกาะ จึงมักมีประโยชน์มากกว่าในพื้นที่แห้งแล้ง

ใช้เป็นสารปรับเสถียรภาพดิน^{[ 6 ]}

การออกซิเดชันของลิกโนซัลโฟเนตจากไม้เนื้ออ่อน ทำให้เกิด วานิลลิน (สารแต่งกลิ่นวานิลลาสังเคราะห์)

ไดเมทิลซัลไฟด์และไดเมทิลซัลฟอกไซด์ ( ตัวทำละลาย อินทรีย์ที่สำคัญ ) ผลิตขึ้นจากลิกโนซัลโฟเนต ขั้นตอนแรกเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนลิกโนซัลโฟเนตกับซัลไฟด์หรือกำมะถัน ธาตุ เพื่อผลิตไดเมทิล ซัลไฟด์ หมู่ เมทิลมาจากเมทิลอีเทอร์ที่มีอยู่ในลิกนิน การออกซิเดชันของไดเมทิลซัลไฟด์ด้วยไนโตรเจนไดออกไซด์จะผลิตไดเมทิลซัลฟอกไซด์ (DMSO) ^{[ 1 ]}

ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของลิกโนซัลโฟเนตถูกนำไปใช้ในอาหารสัตว์ อาหารหมัก และสารหน่วงไฟ

คุณสมบัติการดูดซับรังสียูวีของลิกโนซัลโฟเนตถูกนำมาใช้ในครีมกันแดดและสารชีวภาพกำจัดศัตรูพืช

ลิกโนซัลโฟเนตใช้ในภาคเกษตรกรรมเป็นสารอะนาล็อกของสารฮิวมิกในฐานะ สาร ปรับปรุงดินส่วนใหญ่ใช้เพื่อเพิ่มการดูดซึมและการกักเก็บปุ๋ยและสารอาหารอื่นๆ^{[ 7 ]}สามารถคีเลตแร่ธาตุได้ในขณะที่ยังคงย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ซึ่งเป็นการปรับปรุงเมื่อเทียบกับEDTA ^{[ 8 ]}การไฮโดรไลซิสและการออกซิเดชันเพิ่มเติมจะสร้างผลิตภัณฑ์ที่คล้ายกับฮิวมัส มากยิ่งขึ้น ซึ่งวางจำหน่ายในชื่อ "ลิกโนฮิวเม ต" ^{[ 9 ]}

• โซเดียมลิกโนซัลโฟเนต